Бетагерпесвирус человека 5 , также называемый цитомегаловирусом человека ( ЦМВ ), [2] представляет собой разновидность вируса рода Cytomegalovirus , который, в свою очередь, является членом вирусного семейства, известного как Herpesviridae или герпесвирусы. Его также часто называют CMV . [3] Внутри Herpesviridae HCMV принадлежит к подсемейству Betaherpesvirinae , которое также включает цитомегаловирусы других млекопитающих . [4] ЦМВ представляет собой вирус с двухцепочечной ДНК . [5]
Хотя инфекции ЦМВИ можно обнаружить по всему телу, они часто связаны со слюнными железами . [4] Инфекция ЦМВ обычно незамечена у здоровых людей, но может быть опасной для жизни людей с ослабленным иммунитетом , таких как ВИЧ -инфицированные люди, реципиенты трансплантатов органов или новорожденные . [3] Врожденная цитомегаловирусная инфекция может привести к серьезной заболеваемости и даже смерти. После заражения ЦМВИ остается в организме в латентном состоянии на протяжении всей жизни и может быть реактивирован в любое время. В конечном итоге это может вызвать мукоэпидермоидную карциному и, возможно, другие злокачественные новообразования [6] , такие как рак простаты [7] и рак молочной железы . [8]
ВГМВ встречается во всех географических точках и во всех социально-экономических группах и заражает от 60% до 70% взрослых в странах первого мира и почти 100% в странах третьего мира . [9] Из всех вирусов герпеса ЦМВИ содержит наибольшее количество генов, ответственных за изменение (уклонение) врожденного и адаптивного иммунитета хозяина , и представляет собой пожизненное бремя надзора за антигенными Т-клетками и иммунной дисфункции. [10] Обычно на это указывает наличие антител в общей популяции. [3] Серораспространенность зависит от возраста: 58,9% людей в возрасте 6 лет и старше инфицированы ЦМВ, тогда как 90,8% людей в возрасте 80 лет и старше имеют положительный результат на ЦМВ. [11] ЦМВИ также является вирусом , наиболее часто передающимся развивающемуся плоду . [12] Инфекция ЦМВИ более распространена в развивающихся странах и в сообществах с более низким социально-экономическим статусом и представляет собой наиболее значительную вирусную причину врожденных дефектов в промышленно развитых странах. Врожденный ЦМВИ является ведущей инфекционной причиной глухоты , неспособности к обучению и умственной отсталости у детей. [13] ЦМВ также «по-видимому, оказывает большое влияние на иммунные параметры в более позднем возрасте и может способствовать увеличению заболеваемости и возможной смертности ». [14]
Инфекция, вызываемая бетагерпесвирусом 5 типа, имеет классическую триаду симптомов: лихорадка , достигающая пика ближе к вечеру или ранним вечером; фарингит , обычно экссудативный; и симметричная аденопатия . [15] [16] [17]
Способ передачи ЦМВК от человека к человеку неизвестен, но предполагается, что он происходит через жидкости организма, включая слюну , мочу , кровь и слезы . [18] Цитомегаловирус чаще всего передается через поцелуи и половой акт. Он также может передаваться от инфицированной матери ее будущему ребенку. [4] Заражение требует тесного, интимного контакта с человеком, выделяющим вирус со слюной , мочой или другими жидкостями организма. ЦМВ может передаваться половым путем и через грудное молоко , а также при пересадке органов или переливании крови . [19] Хотя ЦМВИ не очень заразен, было показано, что он распространяется в домашних хозяйствах и среди маленьких детей в детских садах. [3]
HCMV реплицируется в инфицированных эндотелиальных клетках [20] с медленной скоростью, в культуре клеток это занимает около пяти дней . [21] Он также инфицирует фибробласты , что требует экспрессии только тримерного комплекса вирусных рецепторов, а не полного пентамерного комплекса, который необходим для инфицирования эндотелиальных и эпителиальных клеток. [22] Как и другие герпесвирусы , ЦМВ экспрессирует гены контролируемым во времени образом. [23] [24] Непосредственно ранние гены (экспрессируются через 0–4 часа после заражения) участвуют в регуляции транскрипции , за ними следуют ранние гены (экспрессируются через 4–48 часов после заражения), которые участвуют в репликации вирусной ДНК и дальнейшей регуляции транскрипции . . [23] Поздние гены экспрессируются в течение оставшейся части инфекции вплоть до выхода вируса и обычно кодируют структурные белки. В то время как HCMV кодирует собственную функциональную ДНК-полимеразу , вирус использует РНК-полимеразу хозяина для транскрипции всех своих генов. [25]
При диссеминированных цитомегаловирусных инфекциях, как можно видеть на примере иммуносупрессированного хозяина, вирус легко передается между полиморфно-ядерными лейкоцитами (ПМ-НЛ) и эндотелиальными клетками. Инфицированные эндотелиальные клетки продуцируют цитокины, которые привлекают PM-NL, которые затем прикрепляются к эндотелию за счет взаимодействия между их CD18 -содержащими интегринами клеточной поверхности и экспрессируемым эндотелием ICAM-1 . Затем происходят микрослияния между клетками в зависимости от экспрессии локуса вирусного гена UL128L. [22]
Синтез генома вирусной двухцепочечной ДНК происходит в ядре клетки-хозяина в специализированных отсеках репликации вируса. [26]
Почти 75% генов, кодируемых штаммом HCMV AD169, могут быть удалены, что по-прежнему приводит к образованию инфекционного вируса. [27] Это говорит о том, что вирус фокусируется на том, чтобы избежать воздействия иммунной системы хозяина для своевременного входа в латентный период . [28]
ЦМВ-инфекции наиболее значимы в перинатальном периоде и у людей с ослабленным иммунитетом.
ЦМВИ является одной из инфекций, передающихся вертикально , приводящих к врожденным аномалиям. (Другие: токсоплазмоз , краснуха и простой герпес .) Врожденная инфекция ЦМВИ возникает, когда у матери возникает первичная инфекция во время беременности. [29] [30] [31]
До 5 из каждых 1000 живорожденных инфицированы. У пяти процентов развиваются множественные нарушения и цитомегалическая инклюзивная болезнь с неспецифическими признаками, напоминающими краснуху. Еще у пяти процентов позже развивается церебральная кальцификация (резко снижающая уровень IQ и вызывающая нейросенсорную глухоту и задержку психомоторного развития). [ нужна цитата ]
Однако у недоношенных детей, инфицированных ЦМВИ после рождения, в более позднем возрасте могут возникнуть когнитивные и двигательные нарушения. [32]
ЦМВ-инфекция или реактивация у людей с ослабленной иммунной системой (например, у людей, перенесших трансплантацию или получивших значительные ожоги) вызывает заболевание и увеличивает риск смерти. [33] [34]
Реактивация ЦМВ обычно наблюдается у людей с тяжелым колитом . [35]
Конкретные заболевания, выявленные у этих людей,
Людям без ЦМВ-инфекции, которым проводят трансплантацию органов от ЦМВ-инфицированных доноров, требуется профилактическое лечение валганцикловиром ( в идеале) или ганцикловиром , а также регулярный серологический мониторинг для выявления повышения титра ЦМВ; при своевременном лечении можно предотвратить раннее возникновение потенциально опасной для жизни инфекции. [37]
ЦМВ-инфекции все еще могут иметь клиническое значение во взрослых иммунокомпетентных популяциях. [38]
Вопрос о том, оказывает ли латентная ЦМВ-инфекция какие-либо негативные последствия на здоровых людей, обсуждался; по состоянию на 2016 год ответ не был ясен, но дискуссии были сосредоточены на том, может ли латентный ЦМВ увеличивать риск некоторых сердечно-сосудистых заболеваний и рака . [33]
У большинства здоровых людей, инфицированных ЦМВИ после рождения, симптомы отсутствуют. [3] У некоторых развивается синдром , подобный инфекционному мононуклеозу или железистой лихорадке, [43] с длительной лихорадкой и легким гепатитом . Боль в горле встречается часто. После заражения вирус остается латентным в лимфоцитах организма до конца жизни человека. Явное заболевание возникает редко, если только иммунитет не подавляется лекарствами, инфекцией или старостью. Начальная инфекция ЦМВ, которая часто протекает бессимптомно , сопровождается длительной, бессимптомной инфекцией, во время которой вирус находится в мононуклеарных клетках, не вызывая видимых повреждений или клинических заболеваний. [44]
Инфекционный ЦМВ может попасть в биологические жидкости любого инфицированного человека и может быть обнаружен в моче , слюне , крови , слезах , сперме и грудном молоке . Выделение вируса может происходить периодически, без каких-либо заметных признаков или симптомов.
ЦМВ-инфекцию можно выявить микроскопически путем обнаружения внутриядерных телец включения . При окрашивании H&E тела включения окрашиваются в темно-розовый цвет и называются тельцами включения «совиный глаз». [45]
Инфекция ЦМВИ важна для некоторых групп высокого риска. [46] Основные области риска заражения включают пренатальных или послеродовых младенцев и лиц с ослабленным иммунитетом , таких как реципиенты трансплантатов органов , люди с лейкемией или лица, инфицированные вирусом иммунодефицита человека ( ВИЧ ). У ВИЧ-инфицированных ЦМВИ считается СПИД- индикаторной инфекцией , что указывает на то, что количество Т-клеток упало до низкого уровня.
Литически реплицирующиеся вирусы разрушают цитоскелет , вызывая массовое увеличение клеток, что и послужило источником названия вируса.
Исследование, опубликованное в 2009 году, связывает инфекцию ЦМВ с высоким кровяным давлением у мышей и предполагает, что результат ЦМВ-инфекции эндотелия кровеносных сосудов у людей является основной причиной атеросклероза . [47] Исследователи также обнаружили, что когда клетки были инфицированы ЦМВ, они вырабатывали ренин , белок, который, как известно, способствует повышению кровяного давления.
ЦМВ человека вызывает клеточное старение , что может способствовать хроническому воспалению ( воспалению ). [48] ЦМВ человека также связан с возрастной дисфункцией Т-клеток , способствуя иммуностарению . [48] Тяжесть симптомов COVID-19 связана с ЦМВ, хотя точный механизм не выяснен. [49]
ЦМВ кодирует белок UL16, который участвует в иммунном уклонении от ответов NK-клеток . Он связывается с лигандами ULBP1 , ULBP2 и MICB рецептора, активирующего NK-клетки NKG2D , что предотвращает их поверхностную экспрессию. Эти лиганды обычно активируются во время клеточного стресса, например, при вирусной инфекции, и, предотвращая их активацию, ЦМВ может предотвратить гибель клетки-хозяина из-за NK-клеток [50]
Значительная часть иммунной системы участвует в постоянном контроле ЦМВ, что истощает ресурсы иммунной системы. [51] [52] Уровень смертности от инфекционных заболеваний увеличивается с возрастом, [53] а ЦМВ-инфекция коррелирует со снижением эффективности вакцинации . [54] Лица с самым высоким уровнем антител к ЦМВ имеют гораздо более высокий риск смерти от всех причин по сравнению с лицами, имеющими мало антител или вообще не имеющими антител. [55] [56]
Большинство инфекций, вызванных ЦМВ, остаются недиагностированными, поскольку вирус обычно вызывает мало симптомов или вообще не имеет их вообще и имеет тенденцию периодически активироваться без симптомов. У людей, инфицированных ЦМВ, вырабатываются антитела к вирусу, которые сохраняются в организме на протяжении всей жизни человека. Для определения наличия инфекции был разработан ряд лабораторных тестов, выявляющих эти антитела к ЦМВ, и они широко доступны в коммерческих лабораториях. Кроме того, вирус можно культивировать из образцов, полученных из мочи, мазков из зева, бронхиальных смывов и образцов тканей для выявления активной инфекции. Также доступны как качественные, так и количественные тесты полимеразной цепной реакции (ПЦР) на ЦМВ, что позволяет врачам контролировать вирусную нагрузку людей, инфицированных ЦМВ.
Тест на антигенемию CMV pp65 представляет собой анализ на основе иммунофлуоресценции, в котором используется метод непрямой иммунофлуоресценции для идентификации белка pp65 цитомегаловируса в лейкоцитах периферической крови. [57] Анализ CMV pp65 широко используется для мониторинга ЦМВ-инфекции и ее ответа на противовирусное лечение у людей, находящихся на иммуносупрессивной терапии и перенесших операцию по трансплантации почки, поскольку результаты антигенемии получают примерно за 5 дней до начала симптоматического ЦМВ-заболевания. . Преимуществом этого анализа является быстрота получения результатов в течение нескольких часов и то, что определение антигена pp65 представляет собой полезный критерий для врача для начала противовирусной терапии. Основным недостатком анализа pp65 является то, что на одну тестовую партию можно обработать только ограниченное количество образцов.
ЦМВ следует подозревать, если у человека наблюдаются симптомы инфекционного мононуклеоза , но имеются отрицательные результаты анализов на мононуклеоз и вирус Эпштейна-Барр , или если у него наблюдаются признаки гепатита, но имеются отрицательные результаты анализов на гепатит А , В и С.
Для достижения наилучших диагностических результатов лабораторные тесты на антитела к ЦМВ следует проводить с использованием парных образцов сыворотки. Один образец крови следует сдать при подозрении на ЦМВИ, а другой — в течение 2 недель. Посев вируса можно проводить в любое время, когда у человека появляются симптомы. Лабораторное тестирование на антитела к ЦМВ может быть проведено, чтобы определить, перенесла ли женщина уже инфекцию ЦМВ. Однако рутинное тестирование всех беременных женщин является дорогостоящим, и поэтому необходимость тестирования должна оцениваться в каждом конкретном случае.
Иммуноферментный анализ (или ИФА ) является наиболее распространенным серологическим тестом для измерения антител к ЦМВ. Результат можно использовать для определения наличия острой инфекции, предшествующей инфекции или пассивно приобретенных материнских антител у младенца. Другие тесты включают различные флуоресцентные анализы, непрямую гемагглютинацию (ПЦР) и латекс-агглютинацию . [58] [59]
Доступен метод ИФА для определения ЦМВ-специфических IgM , но он может давать ложноположительные результаты, если не будут предприняты шаги по удалению ревматоидного фактора или большей части антител IgG перед тестированием образца сыворотки. Поскольку ЦМВ-специфический IgM может вырабатываться в низких уровнях при реактивированной ЦМВ-инфекции, его присутствие не всегда указывает на первичную инфекцию. Только вирус, выделенный из органа-мишени, такого как легкие, дает однозначные доказательства того, что текущее заболевание вызвано приобретенной ЦМВ-инфекцией. Если серологические тесты обнаруживают положительный или высокий титр IgG, этот результат не следует автоматически интерпретировать как означающий наличие активной ЦМВ-инфекции. Активной ЦМВ-инфекцией считается наличие, если тесты на антитела в парных образцах сыворотки показывают четырехкратное увеличение антител IgG и значительный уровень антител IgM (равный как минимум 30% от значения IgG) или если вирус культивируется из мочи. или образец горла. [ нужна цитата ]
Хотя обсуждаемые выше риски, как правило, невелики, анализы на ЦМВ являются частью стандартного скрининга ненаправленного донорства крови (донорства, не предназначенного для конкретного человека) в США, Великобритании и многих других странах. Пожертвования, отрицательные по ЦМВ, затем предназначены для переливания младенцам или людям с ослабленным иммунитетом. Некоторые центры донорства крови ведут списки доноров, чья кровь ЦМВ-отрицательна в силу особых требований. [60]
Во время аллогенной трансплантации гемопоэтических стволовых клеток обычно рекомендуется совместить серостатус донора и реципиента. Если реципиент серонегативен, серопозитивный донор несет риск заражения de novo. И наоборот, серопозитивный реципиент подвергается риску реактивации вируса, если он получает трансплантат от серонегативного донора, теряя при этом свою врожденную защиту. В целом риск наиболее высок у ЦМВ-серопозитивных реципиентов, у которых реактивация вируса является причиной значительной заболеваемости. По этим причинам серологическое тестирование на ЦМВ является рутинным как для доноров, так и для реципиентов костного мозга. [61] [62]
Исследование второй фазы вакцины против ЦМВ, опубликованное в 2009 году, показало эффективность 50% — обеспечиваемая защита была ограниченной, и ряд субъектов заразились ЦМВ-инфекцией, несмотря на вакцинацию. В одном случае также был обнаружен врожденный ЦМВ. [63]
В 2013 году компания «Астеллас Фарма» начала испытание 3-й фазы вакцины против цитомегаловируса с ДНК дезоксирибонуклеиновой кислоты ЦМВ на людях, получивших трансплантацию гемопоэтических стволовых клеток , ASP0113. [64]
В 2015 году компания «Астеллас Фарма» начала испытание первой фазы своей вакцины против цитомегаловируса ASP0113 на здоровых добровольцах. [65]
Другими кандидатами на цитомегаловирусные вакцины являются триплексная вакцина CMV-MVA и пептидная вакцина CMVpp65-A*0201. Оба кандидата на вакцину спонсируются Национальным медицинским центром «Город надежды» . По состоянию на 2016 год разработка находится на стадии клинических испытаний 2. [66] [67]
Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) рекомендуют регулярно мыть руки, [68], особенно после смены подгузников. [69] Мытье рук также рекомендуется после кормления ребенка, вытирания его носа или рта или контакта с детскими игрушками. [70]
Гипериммунный глобулин , обогащенный ЦМВ (CMV-IGIV), представляет собой иммуноглобулин G (IgG), содержащий стандартизированное количество антител к цитомегаловирусу. Его можно использовать для профилактики цитомегаловирусных заболеваний, связанных с трансплантацией почек, легких, печени, поджелудочной железы и сердца. Было показано, что отдельно или в сочетании с противовирусным средством он:
Лечение ганцикловиром (цитовеном) используется для людей с пониженным иммунитетом, у которых есть заболевания, связанные со зрением или опасные для жизни. Валганцикловир (Вальцит) — это противовирусный препарат, который также эффективен и применяется перорально: это пролекарство, которое в организме превращается в ганцикловир, но гораздо лучше всасывается при пероральном приеме, чем последний. Терапевтическая эффективность часто снижается из-за появления устойчивых к лекарствам изолятов вируса. Сообщалось, что различные аминокислотные изменения в протеинкиназы UL97 и вирусной ДНК-полимеразе вызывают устойчивость к лекарствам. Фоскарнет или цидофовир назначаются только людям с ЦМВ, резистентным к ганцикловиру, поскольку фоскарнет обладает заметной нефротоксичностью, приводящей к увеличению или снижению уровня Ca 2+ или PO 4 3- и снижению уровня Mg 2+ . [72] [73]
Летермовир одобрен Европейским агентством по лекарственным средствам [74] и FDA [75] для лечения и профилактики инфекции ЦМВ.
Все три лицензированных в настоящее время препарата против ЦМВИ нацелены на вирусную ДНК-полимеразу pUL54. Ганцикловир (GCV) действует как аналог нуклеозида. Его противовирусная активность требует фосфорилирования протеинкиназой HCMV pUL97. [76] Второй препарат, Цидофовир (CDV), представляет собой аналог нуклеотида, который уже фосфорилирован и, следовательно, активен. Наконец, у Foscarnet (FOS) другой принцип действия. Он напрямую ингибирует функцию полимеразы, блокируя сайт связывания пирофосфата pUL54 (примечание: исследуемый препарат летермовир действует через механизм, задействующий вирусную терминазу). [77] Два белка HCMV участвуют в противовирусной устойчивости к этим трем препаратам: pUL97 и pUL54. Специфические мутации pUL97 могут вызывать снижение активности фосфорилирования этой вирусной протеинкиназы. Таким образом, может синтезироваться меньшее количество монофосфорилированного и, следовательно, активного GCV, [78] что приводит к противовирусной резистентности к GCV. Около 90% всех случаев устойчивости к GCV вызваны такими мутациями в UL97. [79] Мутации в pUL54 могут иметь различные эффекты, приводящие к устойчивости к противовирусным препаратам : A. Они могут приводить к снижению сродства к противовирусным соединениям. Этот механизм устойчивости касается GCV, CDV и FOS и может привести к множественной лекарственной устойчивости. [80] B. Некоторые мутации в pUL54 могут увеличивать экзонуклеазную активность полимеразы . Это вызывает улучшенное распознавание включенных GCV и CDV. В результате эти аналоги dNTP удаляются более эффективно. Основными факторами риска лекарственной устойчивости ЦМВ являются остаточная способность иммунной системы хозяина контролировать репликацию вируса, а также общий объем и продолжительность репликации вируса. [81] Устойчивость ЦМВ к противовирусным препаратам можно выявить фенотипическим или генотипическим тестированием на лекарственную устойчивость. Тестирование фенотипической устойчивости включает культивирование вируса в культуре клеток и тестирование его чувствительности с использованием различных концентраций противовирусных препаратов с целью определения значений EC50 . Напротив, тестирование генотипической устойчивости означает выявление мутаций, связанных с устойчивостью в UL97 и UL54, путем секвенирования . Генотипическое тестирование на устойчивость становится методом выбора, поскольку оно быстрее, но требует предварительной фенотипической характеристики каждой вновь обнаруженной мутации. Это можно выполнить с помощью веб-инструмента поиска, который связывает последовательность HCMV человека с базой данных, содержащей все опубликованные мутации UL97 и UL54 и соответствующие фенотипы чувствительности к противовирусным препаратам. [82]
В Соединенных Штатах частота заражения ЦМВИ возрастает с возрастом примерно у 60% людей, инфицированных к 6 годам [34], и стабилизируется примерно у 85–90% населения к возрасту 75–80 лет. [83]